Номер 30.24, страница 155 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Оптические явления. 30. Дисперсия света. Цвет - номер 30.24, страница 155.

Условие.

30.24. Почему на Земле небо голубое, а на Луне — черное?

Решение.

Почему на Земле небо голубое

Цвет неба на Земле определяется наличием у планеты атмосферы и физическим явлением, известным как рэлеевское рассеяние. Солнечный свет, который мы воспринимаем как белый, на самом деле представляет собой спектр, состоящий из волн разной длины, соответствующих разным цветам.

Когда солнечный свет входит в атмосферу Земли, он взаимодействует с молекулами газов (преимущественно азота и кислорода) и другими мелкими частицами. Поскольку размеры этих молекул значительно меньше длины волны видимого света, происходит его рассеяние. Интенсивность рэлеевского рассеяния обратно пропорциональна четвертой степени длины волны света, что выражается формулой: $I \propto \frac{1}{\lambda^4}$, где $\text{I}$ – интенсивность рассеяния, а $\lambda$ – длина волны.

Из этой зависимости следует, что коротковолновое излучение (синий и фиолетовый участки спектра) рассеивается намного эффективнее, чем длинноволновое (красный, оранжевый). Рассеянные во все стороны короткие световые волны достигают наших глаз со всего небосвода, поэтому мы видим небо голубым. Хотя фиолетовый свет рассеивается еще интенсивнее, небо выглядит голубым, а не фиолетовым, по трем причинам: Солнце излучает меньше фиолетового света, часть его поглощается в верхних слоях атмосферы, и человеческий глаз менее чувствителен к фиолетовому цвету по сравнению с синим.

Ответ: Небо на Земле голубое в результате рэлеевского рассеяния солнечного света в атмосфере. Молекулы воздуха рассеивают коротковолновый синий свет значительно сильнее, чем свет других цветов, и этот рассеянный свет, приходящий со всех направлений, создает видимый голубой цвет неба.

Почему на Луне небо черное

В отличие от Земли, Луна практически лишена атмосферы. У нее есть лишь чрезвычайно разреженная газовая оболочка, называемая экзосферой, плотность которой недостаточна для сколько-нибудь заметного рассеяния солнечного света.

Из-за отсутствия атмосферы свет от Солнца распространяется в пространстве прямолинейно и достигает поверхности Луны или глаз наблюдателя, не рассеиваясь. Поэтому, находясь на Луне, можно увидеть Солнце как ослепительно яркий диск на фоне абсолютно черного неба. В этом черном небе даже днем видны звезды и планеты, если защитить зрение от прямого солнечного света и его отражения от лунной поверхности.

Ответ: Небо на Луне черное, так как у нее отсутствует атмосфера, которая могла бы рассеивать солнечный свет. Без атмосферного рассеяния лучи света не попадают в глаз наблюдателя с разных участков небосвода, и он выглядит черным, как в открытом космосе.